CC BY
358
УДК 575.22:633.11
ХРОМОСОМНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ И СЕЛЕКЦИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДНК-МАРКЕРОВ - ПЕРСПЕКТИВНЫЕ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К УЛУЧШЕНИЮ ПШЕНИЦЫ
<1 е п л л
Осипова1' 5 С.В., Пшеничникова2 Т.А., Пермякова1 М.Д., Пермяков1 А.В., Бернер3 А., Верхотуров4 В.В.
1Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, 664033, Россия, Иркутск, ул. Лермонтова 132, [email protected] 2Институт цитологии и генетики СО РАН,
630090, Россия,Новосибирск, пр. Лаврентьева, 10, [email protected]
3Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research, Corrensstrasse 3,
D-06466, Gatersleben, Germany, [email protected]
4Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, Иркутск, ул. Лермонтова 83, [email protected]
5Иркутский государственный университет,
664011, Россия, Иркутск, ул. Сухэ-Батора 5,[email protected]
В обзоре рассматриваются хромосомная инженерия и селекция с применением молекулярных маркеров как два тесно связанных и взаимодополняющих биотехнологических подхода к улучшению мягкой пшеницы. Приведены примеры успешного применения этих подходов в селекционных программах разных стран, направленных на повышение хлебопекарного качества зерна, содержания в нем белка, повышение устойчивости к патогенам. Предполагается, что потенциал ДНК технологий будет реализован в программах повышения устойчивости растений пшеницы к неблагоприятным условиям среды, повышения питательной ценности зерна, создания сортов для «целевого» использования. Внедрение ДНК технологий в селекционный процесс в Российской Федерации -насущная задача, осуществление которой приведет к качественному скачку в развитии сельскохозяйственного производства. Ил.3. Библиогр. 42 назв.
Ключевые слова: ДНК - маркеры, геномная селекция, интрогрессии, картирование генома пшеницы, отбор с помощью маркеров, устойчивость к засухе, устойчивость к патогенам
CHROMOSOMAL ENGINEERING AND SELECTION WITH DNA-MARKERS APPLICATION - PERSPECTIVE BIOTECHNOLOGICAL APPROACHES TO WHEAT IMPROVEMENT
<i e n л л
Osipova1'5 S.V., Pshenichnikova2 T.A., Permyakova1 M.D., Permyakov1 A.V., Börner3 A., Verkhoturov4 V.V.
Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry SB RAS, 664033, Russia, Irkutsk, Lermontov st. 132, [email protected] institute of Cytology and Genetics SB RAS
630090, Russia, Novosibirsk, Lavrentiev st. 10, [email protected] 3Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research, Gatersleben, Germany 4Irkutsk State Technical University,
664074, Russia, Irkutsk, Lermontov st. 83, [email protected] 5Irkutsk State University,
664011, Russia, Irkutsk, Sukhbaatar st. 5,[email protected]
The review considers the chromosomal engineering and selection with application of molecular markers as two closely connected and complementary biotechnological approaches to improvement of soft wheat. The article gives the examples of these approaches successful application in different countries selection programs aimed at improving the baking quality of grain, the protein content, and increase of resistance to path-
ogens. It is supposed that the potential of DNA-technologies will be realized in programs of increase of wheat stability to adverse conditions of the environment, increase of grain nutritional value, creation of grades for "target" use. The DNA-technologies introduction to selection process in the Russian Federation is the essential task, which implementation will lead to a quantum leap in development of agricultural production.
3 figure. 42 sources.
Keywords: DNA-markers, genomic selection, introgression, mapping of wheat genome, selection by means of markers, resistance to a drought, resistance to pathogens.
ВВЕДЕНИЕ
Улучшение пшеницы - одна из тех «вечных» задач, которые стояли перед человечеством во все времена, начиная с первых попыток культивирования ее диких сородичей в процессе «неолитической революции» примерно 10 тысяч лет назад и до сегодняшнего дня. Качественный скачок в увеличении мировой сельскохозяйственной продукции был сделан в середине прошлого века и известен как «Зеленая революция». По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН ФАО (http://faostat.fao.org/.) в 1961 г. мировое производство зерна пшеницы составляло 877 млн тонн, а в 2007 г. - уже 2361 млн тонн. Важную роль в «Зеленой революции» сыграли гены ко-роткостебельности Rht, которые кодируют белки DELLA, подавляющие растяжение клеток стебля в длину [6] и присутствующие у большинства современных полукарликовых сортов пшеницы. Одновременно в селекцию были вовлечены гены Ppd, определяющие реакцию на длину светового дня и позволившие создать сорта пшеницы, нечувствительные к короткому фотопериоду [21]. Это привело к существенному повышению урожайности злаковых культур в условиях короткого дня тропических широт Земли, где население постоянно страдало от нехватки продуктов питания.
В настоящее время острота и актуальность проблемы улучшения пшеницы не снижается. Чтобы обеспечить растущее население Земли к 2050 г., необходимо производить уже 4000 млн тонн зерна пшеницы (http://faostat.fao.org/.). Ресурс для дальнейшего повышения производства зерна видится в создании сортов, хорошо адаптированных к пограничным ареалам возделывания, что особенно актуально для Сибири, где в течение всего вегетационного периода могут происходить резкие колебания погодных условий.
Длительный отбор на высокую продуктивность и качество зерна привел к тому, что произошло обеднение генофонда современных сортов пшеницы по генам устойчивости. Крупные международные программы, такие как Generation Challenge Program или программа международного центра по улучшению пшеницы и кукурузы СИММИТ Global Wheat Program,
опираются на последние достижения сравнительной геномики, биоинформатики и селекции с применением молекулярных маркеров для расширения генетического разнообразия современных сортов пшеницы и формирования у них широкой неспецифической устойчивости. Молекулярные маркеры широко используют селекционеры США, Европейского Союза, Австралии, Японии, Китая и других стран. В нашей стране эта технология находится в стадии становления, ее начинают применять, например, в Краснодарском НИИ сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко в сотрудничестве с РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева и ВИР им. В.В. Вавилова [3]. Развитие этой технологии базируется на уже имеющихся цитогенетических коллекциях мягкой пшеницы, которые создавались в середине прошлого века и использовались для улучшения этой культуры методами хромосомной инженерии. В данном обзоре мы рассмотрим основные подходы и перспективы использования хромосомной инженерии и селекции c применением молекулярных маркеров для создания усовершенствованных сортов пшеницы.
ГЕНОМ ПШЕНИЦЫ
Гексаплоидная пшеница Triticum aestivum L., появление которой датируется периодом примерно 7-9.5 тыс. лет назад, в настоящее время является истинным космополитом. Исследователи полагают, что доместикация и селекция мягкой пшеницы проводились древними земледельцами ещё до появления письменности, поэтому сложно провести реконструкцию этого процесса. По выражению Н.П. Гончарова «в общих чертах происхождение полиплоидной пшеницы напоминает игру «Лего», когда сбор конструкции идет из уже готовых блоков». Гек-саплоидный геном мягкой пшеницы с числом хромосом кратным 7 (2n = 42, BBAADD) является самой сложной из этих конструкций, образовавшейся путем последовательной гибридизации нескольких диплоидных видов пшениц и эгилопсов. По современным данным, донором генома А для мягкой пшеницы могла быть дикая диплоидная пшеница-однозернянка Triticum urartu (2n =14, АА), наиболее вероятным донором генома B - Aegilops speltoides Tausch (2n
=14, SS), геном которого в полиплоидных пшеницах был модифицирован, а донором генома D - Aegilops tauschii Coss (2п =14,, DD) [2]. Таким образом, каждый из диплоидных предков привнес в мягкую пшеницу по 7 пар хромосом. Первый тетраплоид возник, скорее всего, задолго до введения пшеницы в культуру. Относительно возникновения гексаплоидного генома трудно сказать с определенностью, произошло это путем естественной гибридизации или древний человек участвовал в этом процессе [2].
Геном пшеницы характеризуется очень большим размером (17 х 109 bp), который почти в 10 раз больше генома кукурузы и в 100 раз -арабидопсиса, очень высоким содержанием повторяющейся ДНК и большим числом неко-дирующих последовательностей [17]. Геном пшеницы в настоящее время секвенирован лишь частично. В 2005 году был создан международный консорциум по секвенированию генома пшеницы (IWGSC), в состав которого входят 28 стран. От России в этой работе участвует Лаборатория молекулярной генетики и цито-генетики Института цитологии и генетики СО РАН (г. Новосибирск), которой поручено секве-нирование хромосомы 5B.
ХРОМОСОМНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
ПШЕНИЦЫ
Научные основы хромосомной инженерии как технологии направленного переноса чужеродных хромосом и сегментов хромосом в геном культурных растений с целью улучшения хозяйственно-ценных признаков заложил американский ученый Эрнест Роберт Сирс (19101991). Сирс основывался на том, что у полиплоидной пшеницы сохраняется жизнеспособность при наличии хромосомных аберраций (отсутствии целых хромосом или их частей) за счет компенсации гомеологичными хромосомами [36]. На основе южнокитайской пшеницы-Чайниз Спринг Сирс создал первые пшеничные анеуплоиды - моносомные, дитело- и моноте-лосомные линии по каждой из 21 пар хромосом (рис.1) и описал фенотипические различия между линиями. Семена моносомных линий Сирс разослал исследователям всего мира. В России он активно сотрудничал с Ольгой Ивановной Майстренко (1923-1999), которая создала сильную школу цитогенетики в Институте цитологии и генетики СО РАН (г. Новосибирск).
Изучение моносомных линий пшеницы, у которых отсутствует одна хромосома из пары, позволило генетически идентифицировать все хромосомы. Хромосомный набор мягкой пшеницы был разбит на 7 гомеологичных групп, по 3 пары хромосом в каждой группе, в зависимо-
сти от их принадлежности к субгеномам A, B и D (рис.1). В настоящее время в арсенале генетиков имеются наборы разных линий - абер-рантов пшеницы, которые широко используются для установления хромосомной локализации тех или иных полезных признаков. У нуллисом-ных линий отсутствует пара хромосом, у дите-лосомных - одно из плеч в какой-либо паре хромосом. Созданы линии с концевыми деле-циями на разной удаленности от центромеры. У нуллитетрасомных линий пара хромосом одного из элементарных геномов замещена парой хромосом другого генома. Созданы линии с межсортовым и межродовым замещением хромосом, дополненные линии с увеличенным числом хромосом, а также интрогрессивные линии, несущие чужеродный генетический материал (рис.1).
Манипуляции с хромосомами позволяют решить разнообразные практические задачи. Например, в Институте цитологии и генетики СО РАН под руководством О.И. Майстренко были созданы межсортовые замещенные линии мягкой пшеницы по хромосомам 1-ой и 6-ой гомеологичных групп, несущим структурные гены глиадина и глютенина, запасных белков пшеницы, определяющих вязко-эластичные свойства теста.
При создании линий реципиентом служил один из наиболее высокобелковых сортов мягкой пшеницы Диамант 1 (содержание клейковины в зерне 40-50%), имеющий низкие хлебопекарные свойства, а донором хромосом - сорт Новосибирская 67 (30% клейковины в зерне), отличающийся высоким качеством муки. Замещение хромосомы 1А позволило повысить показатели по силе муки и упругости теста, однако, не удалось сбалансировать отношение упругость/растяжимость теста и увеличить объем хлеба. Дополнительное введение хромосомы 6D от сорта Новосибирская 67 способствовало повышению показателей фаринографа и улучшило пластичность теста в процессе замеса.
В соответствии с «Классификационными ограничительными нормами» генотипы, полученные на основе сорта Диамант 1, можно было отнести к сильным или ценным сортам пшеницы [9].
Источники обогащения генофонда мягкой пшеницы генами устойчивости к неблагоприятным условиям среды и болезням ищут среди диких сородичей, интерес к которым стремительно растет впоследние годы, и представителей так называемого «третичного генофонда» - видов, филогенетически далеких от пшеницы (рожь, ячмень, пырей). В яровых и озимых сортах пшеницы российской и европейской
Рис. 1. Схема хромосомных линий - аберрантов мягкой пшеницы (цит. по [11]). Пары хромосом 1А, 1в и 1й принадлежат к одной гомеологичной группе
селекции широко распространились транслокации ржи 1RS.1AL и 1RS.1BL ^м. http://www.rye-gene-map.de/rye-introgression), несущие комплекс генов, ответственных за устойчивость к грибным патогенам: бурой (листовой) ржавчине ^г26), стеблевой ржавчине ^г31), желтой ржавчине (Уг9) и мучнистой росе (Pm8).
Ярким достижением хромосомной инженерии пшеницы является создание сорта Памяти Майстренко на основе широко известного засухоустойчивого сорта Саратовская 29, который до настоящего времени считается непревзойденным стандартом хлебопекарного качества в мире. Однако этот сорт поражается бурой и стеблевой ржавчиной. В Институте цитологии и генетики СО РАН удалось повысить устойчивость сорта Саратовская 29 к грибным патогенам благодаря интрогрессиям от диких злаков ТгШоит ИторЬввуН и АедНорв (эивЬИ. Далее скрещиванием одной из полученных устойчивых интрогрессированных линий с яровой мягкой пшеницей сорта Ранг (Швеция) был получен сорт пшеницы с комплексной устойчивостью к грибным патогенам, высоким качеством зерна и высоким хлебопекарным качеством муки [7].
Цитогенетические коллекции пшеницы, созданные в прошлом веке в результате многолетнего кропотливого труда, в настоящее время являются ценным исследовательским инструментом, позволяющим идентифицировать в геноме пшеницы новые гены для решения сугубо практических задач. В нашей работе межсортовые замещенные линии Саратовская 29/ЯнецкисПробат, созданные на основе контрастных по устойчивости к вододефициту сортов, помогли идентифицировать хромосомы второй гомеологичной группы и хромосому 4D как критические для устойчивости. Одновременно мы выявили одну из физиологических причин неустойчивости этих линий, показав, что по сравнению с засухоустойчивым сортом-реципиентом у них значительно снижена анти-оксидантная способность в клетках листа [38]. Дальнейший анализ рекомбинантных линий по этим хромосомам позволит установить внутри-хромосомную локализацию локусов, связанных с засухоустойчивостью пшеницы, так что предварительный анализ замещенных линий значительно сокращает время и средства исследователей. Нуллитетрасомные, дителосомные, де-леционные и добавленные линии пшеницы используются для локализации маркеров на хромосомах [23]. На основе замещенных линий создаются наборы рекомбинантных интрогрессированных линий, у которых в геном селекционной пшеницы введены сегменты хромосом диких злаков. Подобные модели используются
для изучения генетической архитектуры количественных признаков, таких как время цветения, компоненты урожая [30] или устойчивость к патогенам [1].
Новые возможности для биотехнологии сельскохозяйственных растений могут появиться с развитием и применением искусственных хромосом, которые являются векторами большой генетической емкости [3]. Решающий вклад в создание искусственной хромосомы растений внес Евгений Витальевич Ананьев (1947-2008), которому удалось реконструировать молекулярную организацию центромеры индивидуальной хромосомы кукурузы и создать искусственную растительную хромосому [14], используя известные и доступные к тому времени клонированные фрагменты теломер и участков начала репликации.
СЕЛЕКЦИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДНК-
МАРКЕРОВ
Генетический маркер или генетическая метка - это признак с известной локализацией в геноме, удобный для генетического анализа и позволяющий следить за характером наследования других признаков, с которыми данный маркер сцеплен. В 60-ые годы прошлого столетия в селекции использовали только «морфологические» (фенотипические) маркеры. Впоследствии, в конце 70-х - начале 80-х годов, с развитием методов белкового электрофореза, в исследования активно вовлекались «биохимические» белковые маркеры, позволившие анализировать генетический полиморфизм на уровне продуктов генов. Некоторые из них, например, субъединицы глютенина, до сих пор используются во всем мире в селекции на хлебопекарное качество. Однако применение такого типа маркеров ограничивалось тем, «что анализ белков позволяет исследовать полиморфизм только белок-кодирующих последовательностей и только у экспрессирующихся генов. При этом из анализа исключаются такие функционально-значимые участки, как промо-торные области, энхансеры, различные сайты регуляции, расположенные в интронах или не-транслируемых областях генов, а также вне генов, часто на значительном расстоянии от кодирующей последовательности» [10]. Низкий уровень белкового полиморфизма у культурных растений также ограничивал практическое использование этих маркеров.
Начиная с 1980-х гг. стремительно развиваются разработки разнообразных молекулярных маркеров на основе полиморфизма нук-леотидных последовательностей ДНК, которые позволяют анализировать генетическую изменчивость непосредственно на уровне генома, и
имеют целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами маркеров. В обзорных статьях Сулимовой [10], Хлесткиной [12, 13], Леоновой [5] подробно рассмотрены типы молекулярных ДНК-маркеров, области их применения и лимитирующие факторы, влияющие на внедрение новых технологий в практическую селекцию. Мы же остановимся на вопросах маркирования генома пшеницы и использования ДНК-маркеров для ее улучшения.
Первые молекулярно-генетические карты пшеницы на основе ДНК маркеров были сконструированы для всех 21 хромосом с использованием анализа полиморфизма длины ре-стрикционных фрагментов (RFLP-маркеры, от англ. restriction fragment length polymorphism), образующихся в результате обработки ДНК ре-стрицирующими эндонуклеазами (рестриктаза-ми). Достоинством RFLP- маркеров является высокий консерватизм, что позволяет использовать их при сравнительном картировании родственных видов [16]. Однако уровень полиморфизма RFLP в селекционном материале был очень низким, поэтому эти маркеры не получили широкого применения в практической селекции. Также мало использовались AFLP-маркеры (от англ. amplified fragment length polymorphism), основанные на анализе полиморфизма длины амплифицированных фрагментов. Использование ДНК маркеров в селекции гексаплоидной пшеницы стало набирать силу лишь с появлением микросателлитных (от англ. simple sequence repeats, SSR) маркеров [25]. Первое сообщение о возможности получения ДНК-маркеров на основе полиморфизма микросателлитных последовательностей появилось в 1989 г. [24, 37]. Простые повторяющиеся последовательности распределены по всему геному и образованы многократным (до нескольких тысяч раз) повторением структурного элемента (например, поли CA, поли CT, поли AT и др.), состоящего из 1-6 нуклеотидов. Общий размер повторяющейся области обычно не более 100 пар оснований [24]. Микросателлитные маркеры получают на основе ПЦР с использованием двух олигонуклеотидных праймеров, комплементарных уникальным последовательностям, граничащим с SSR-последовательнос-тями. Вариабельность микросателлитных последовательностей в геноме основана не на точечных мутациях, а на вариациях в количестве простых повторяющихся последовательностей. Такие вариации происходят примерно в десять раз чаще и, как принято считать, обусловлены главным образом эффектом "проскальзывания" в процессе репликации ДНК [24]. М.С. Родер с соавторами [25] показали, что уровень полиморфизма, выявляемый SSR мар-
керами у пшеницы гораздо выше, чем уровень, выявляемый на основе RFLP анализа, что делает микросателлиты удобными маркерными системами в видах с низким уровнем молеку-лярно-генетического полиморфизма, таких как пшеница. Первый большой набор микросателлитных маркеров (279) для генома пшеницы был создан в Институте генетики растений и изучения культурных растений им. Лейбница (IPK, Гатерслебен, Германия) и опубликован в 1998 г. [40]. В настоящее время разными исследователями опубликовано картирование примерно 2500 SSR маркеров, с помощью которых были построены молекулярные карты отдельных хромосом и геномов. Одна из самых насыщенных ДНК-маркерами карт создана в IPK в сотрудничестве с компанией Trait Genetics (Гатерслебен). На рис. 2 показана молекулярная карта сцепления для хромосом второй го-меологичной группы, созданная для картирующей популяции ITMI (International Triticeae Mapping Initiative). Для всех других хромосом этой популяции созданы такие же насыщенные маркерами карты. Важно отметить, что для картирования генов и хромосом пшеницы применялись и другие типы маркеров, например SNP (от англ. Single nucleotide polymorphism), основанные на тестировании однонуклеотидных замен, однако применение SNP-маркеров наиболее оправдано для секвенированных геномов. Начиная с двухтысячных годов, с развитием микроэррей технологий, существующие генетические карты пшеницы были дополнены ДАРТ-маркерами (DArT, от англ. diversity array technology), для разработки которых не требуются данные по секвенированию генома. В пшенице ДАРТ маркеры использовали для изучения генетического разнообразия [41], идентификации генетических маркеров, связанных с качеством муки и теста [28] и для картирования локусов количественных признаков [20, 34]. Создание разнообразных картирующих популяций пшеницы, развитие и удешевление технологий ге-нотипирования стимулировало рост работ по изучению архитектуры сложных полигенных признаков в геноме пшеницы через картирование локусов количественных признаков (QTL, от англ. quantitative trait loci). QTL анализ - это анализ ассоциаций между фенотипическими (измеренными признаками) и генотипическими (молекулярными маркерами) данными, который позволяет расчленить генетическую базу сложного признака на простые составляющие. Из общего числа QTL для интегральных признаков, обычно находят несколько с достаточно большими эффектами, объясняющие большую часть генетической вариабельности признака. Так, было показано, что содержание белка и
Рис. 2. Молекулярная карта сцеплений хромосом второй гомеологичной группы, основанная на анализе рекомбинантных инбредных линий популяции ITMI, полученных скрещиванием сорта Опата с синтетической пшеницей W-7984. Микросателлитные локусы несут обозначения лаборатории "gwm" (Gaterslebenwheatmicrosatellite) или "gdm"(GaterslebenD-genomemicrosatel-lite) и размещены среди прежде картированных RFLP маркеров (цит. по [25]).
крахмала в зернах кукурузы контролируют более 170 генов, тогда как QTL анализ тех же признаков выявил, что 6 и 7 QTL объясняют 65% и 66% общей вариабельности этих признаков, соответственно [30]. В последние годы применение QTL картирования расширяется до таких признаков, как количество РНК-транскрипта от конкретного гена (eQTL, expression QTL), или количество белка, полученного от определенного гена (pQTL, protein QTL). Выявление главенствующей роли в проявлении фенотипического признака регуляторных генов, или генов, которые кодируют факторы транскрипции и другие сигнальные белки, является одной из важных новых тенденций в применении QTL анализа.
В течение двух последних десятилетий с применением молекулярных маркеров на хромосомах пшеницы было картировано большое число генов и QTL. Все сведения о локализации генов или локусов количественных признаков помещаются в Международный каталог генных символов пшеницы на сайте http://www.shigen. nig.ac.jp/wheat/komugi/genes/symbol. Информация о маркерах, валидированных (проверенных) для практического использования и рекомендованные протоколы представлены на сайте http://maswheat.ucdavis.edu/. На сегодняшний день на этом сайте размещены функциональные маркеры для генов, влияющих на:
- агрономически важные признаки: высота растений (Rht), чувствительность к фотопериоду (Ppd),определяющих тип развития (Vrn);
- хлебопекарное качество (активность ли-поксигеназы, полифенол оксидазы, локусы, контролирующие субъединицы глютенина и
др.);
- устойчивость к различным патогенам.
Методы селекции, в которых применяют
ДНК-маркеры, основаны на отборе по генотипу (так называемая обратная селекция) и разделяются на две основные группы. В первой группе методов проводят отбор по генотипу при использовании ДНК-маркеров, тесно сцепленных с целевым геном. Такой подход называется маркер-ассоциированная селекция (МАС) или маркер-опосредованная селекция (МОС), от английского marker-assisted selection (MAS). Использование маркеров, тесно сцепленных с целевым геном, позволяет отбирать нужные генотипы с высокой точностью и решать задачи сочетания нескольких генов в одном генотипе (пирамидирование генов). МАС эффективна в случаях моно- или олигогенного контроля признаков. Если же признак имеет сложный полигенный контроль, то предпочтительнее вторая группа методов, которая объединяется названием геномная селекция. Геномная селекция
основана на анализе большого числа ДНК-маркеров, равномерно распределенных по геному. Этот подход позволяет проводить отбор по генотипу в отсутствие данных о генах, влияющих на признак, и включает три этапа: фено-типирование и генотипирование "тренировочных поколений" для выявления маркеров, ассоциированных со сложными признаками; анализ корреляций между фенотипом и генотипом; дальнейший отбор по генотипу [12]. Было показано, что в геномной селекции пшеницы может быть использована технология высокопроизводительного генотипирования ДАРТ-маркерами [4]. Эффект многих QTL зависит от генетического фона и взаимодействия генотипа с внешней средой, поэтому необходимо проводить анализ сцепления фенотип - генотип в различных аг-роландшафтах [22]. Для оценки селекционной значимости генотипа для пшеницы считается достаточным провести 4 повторности опыта в 8-10 географических точках. Стоимость такой работы оценивается в несколько сот евро [4]. В ряде стран MAС уже используется для ускоренного создания новых сортов пшеницы, несущих целевые гены агрономически важных признаков. Для этих генов выявлены тесно сцепленные молекулярные локусы, являющиеся надежными ориентирами при отборе. Опубликован список таких маркеров, используемых в СИММИТе [32]. С помощью молекулярных маркеров осуществляется отбор на содержание белка по гену Gpc-B1 [18], по твердозерности [29] и высоте растений пшеницы [6]. В США, Канаде, Аргентине созданы и выпущены в производство сорта, в которые ценные гены введены посредством MAС. Например, сорт «Ш^ ONTA 2004» (Аргентина) несет ген Lr47 устойчивости к листовой ржавчине, сорт«LiШan» (Канада) несет ген Gpc-B1 высокого содержания-белка в зерне. В сорт твердой пшеницы <^113» (США) введены гены Lr19 и Sr25, обеспечивающие устойчивость к самой агрессивной на сегодня расе ржавчинного гриба Уганда 99 (^99).
Однако применение маркеров для селекции на устойчивость к абиотическим стрессам, пока большей частью остается на этапе научных исследований. Для серьезного прорыва в этой области необходима интеграция усилий генетиков, селекционеров, физиологов растений, биохимиков и молекулярных биологов [31].
Наш коллектив, объединяющий ученых из Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (г. Иркутск), Института цитологии и генетики СО РАН (г. Новосибирск), Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета и Института генетики культурных растений им.
Лейбница (Гатерслебен, Германия), занимается поиском ассоциаций между ДНК-маркерами, локализованными в геноме пшеницы, и физио-лого-биохимическими признаками устойчивости мягкой пшеницы к вододефициту. Картирующие популяции пшеницы, выбранные нами для анализа, контрастны по некоторым характеристикам, связанным с формированием неспецифической устойчивости растений: параметрам газообмена; содержанию пигментов фотосинтеза; активности ферментов, образующих мощную систему антиоксидантной защиты; активности липоксигеназы, также играющей важную роль в ответных реакциях на стресс, и др. Это позволило нам с помощью С!Т1_ анализа выявить
ДНК-маркеры, ассоциированные с этими признаками и их устойчивостью в условиях водо-дефицита. На рис. 3 показано картирование на хромосоме 2D индексов устойчивости к водо-дефициту, рассчитанных для массы побега и показателей газообмена листьев пшеницы. Хромосомная инженерия и молекулярные технологии являются двумя тесно связанными взаимодополняющими подходами в исследовании сложного генома мягкой пшеницы. Установление хромосомной локализации генов, определяющих многие признаки, с помощью цитогенетических коллекций позволило впоследствии успешно картировать эти гены и изучить их молекулярными методами.
Рис. 3. Ассоциация индексов устойчивости для биомассы побега (розовая линия), устьич-ной проводимости (черная линия) и скорости транспирации (красная линия) с молекулярными маркерами на хромосоме 2й. Картирующая популяция Чайниз Спринг/Синтетик 6х, генотипирование микросателлитными маркерами [42]. 1-Ой - балл - критерий достоверности сцепления признака с маркером, при 1-Ой > 3 сцепление доказано на 0,01% уровне значимости
Эту преемственность можно проиллюстрировать двумя генетическими следованиями, выполненными в Институте цитологии и генетики СО РАН, где цитогенетический подход успешно развивался с конца 60-х гг. Еще в 70-е г. О.И. Майстренко с помощью моносомных линий сорта Чайниз Спринг установила локализацию одного из генов опушения листа яровой пшеницы Саратовская 29 в хромосоме 4В [33]. Ему был присвоен генный символ HI1. Позже, этим же методом была установлена хромосомная локализация другого гена опушения листа, Hi2aesp, интрогрессированного в мягкую пшеницу из дикого диплоидного сородича Aegilops speltoides. Ген был локализован в хромосоме 7В с помощью моносомных линий сорта Диамант 2 [27]. Точное местоположение этих генов было установлено с помощью молекулярных маркеров, когда геномные подходы получили свое развитие и в исследованиях мягкойпше-ницы.
Ген HI1 был картирован в длинном плече хромосомы 4В вблизи маркера Xgwm538, а ген Hi2aesp был картирован в коротком плече хромосомы 7В в 3,8 сМ от маркера Xgwm537 [39]. С помощью генетического и моносомного анализа впервые были идентифицированы и локализованы на хромосоме 7D гены антоциановой окраски стебля (Pc-D1) и пыльников (Pan-D1) у пшеницы [19]. В той же работе с помощью ди-телосомных линий было установлено их местоположение в коротком плече хромосомы. Это способствовало быстрому и успешному картированию не только этих двух генов, но и целой системы генов антоциановой пигментации различных органов растения пшеницы.
В настоящее время, для решения встающих перед селекцией сложных научных задач за рубежом создаются мощные исследовательские программы-платформы, которые позволяют делать это комплексно, эффективно и многосторонне. В качестве примера можно привести запущенную в 2014 году Европейским Сообществом 5-летнюю исследовательскую программу по пшенице и ячменю WHEALBI (по материалам устного доклада Б. Килиана на Совещании по сохранению и использованию диких сородичей пшеницы для создания доселек-ционного генетического материала, состоявшегося в Бонне (Германия) и организованного Всемирным Фондом Разнообразия Сельскохозяйственных растений (11-13 декабря 2013 г.)).
Она представляет собой интегрированный подход для решения насущных селекционных проблем и объединяет возможности всех описанных выше технологий изучения пшеницы. Программа чётко структурирована, разделена на несколько рабочих пакетов, в рамках кото-
рых поставлены отдельные задачи. В их решении принимают участие специалисты всех областей генетики, селекции, биоинформатики и агрономии. Первый рабочий пакет (WP1) ставит своей задачей подбор генетических ресурсов (512) образцов, адекватно отражающих генетическое разнообразие Европейского растениеводства и разработку протоколов для работы с ними. В пакет входит создание биорепозитория как семян, так и образцов ДНК для бесперебойного снабжения всех участников проекта. Второй пакет(WP2) нацелен на геномные исследования отобранной коллекции с целью идентификации последовательностей генов и изучения их молекулярного разнообразия. Усилия будут сфокусированы на функциональной и адаптивной вариации. Третий пакет (WP3) включает фенотипическую оценку образцов по адаптивно важным признакам с особым вниманием к засухоустойчивости и устойчивости к болезням. Оценка образцов будет проводиться в разнообразных географических широтах Европы от Шотландии до Израиля. Высококачественную информационную поддержку для создания плотной базы данных обеспечит четвертый пакет (WP4). Его задачей является обеспечение консорциума хранением, анализом и обработкой больших массивов данных. Одновременно эта часть проекта будет обеспечивать многомерные статистические подходы для геномных предсказаний. Поиск и оценка отдельных аллелей будет проводиться в пятой части программы (WP5). Работа будет основана на выявлении компонентов генных сетей, определяющих формирование комплексных признаков, таких как засухо- и морозоустойчивость, устойчивость к грибным болезням, качество зерна. Задачей шестого пакета (WP6) является немедленное вовлечение аллельного разнообразия в доселекционный процесс и создание исходного материала на основе коммерческих сортов пшеницы. Интрогрессия ценного генетического разнообразия будет основана на методах молекулярной и геномной селекции, для чего будут использованы целевые геномные области и QTL. Седьмой рабочий пакет (WP7) ставит целью разработку инновационной агротехники для идентифицированных идеотипов пшеницы, стабильно проявляющих себя в различных условиях. Особенное внимание будет уделено генотипам, адаптированным к «органической» и низко-затратной системам земледелия. Программой WHEALBI специально акцентируется, что все полученные в результате исследований данные и семенной материал будет свободно доступен для научного сообщества.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нет сомнений в том, что пшеница будет-продолжать занимать доминирующие позиции среди сельскохозяйственных культур в Российской Федерации, поэтому работа по ее улучшению должна проводиться в различных направлениях. Необходимо работать над повышением урожайности зерна в разных агроландшафтах и созданием сортов, устойчивых к изменениям условий среды.
Вместе с тем, в повестке сегодняшнего дня стоят задачи повышения питательной ценности зерна, снижения его аллергенности, повышения стабильности хлебопекарного качества, создание сортов для «целевого» использования. В
1. Генетический анализ и локализация локу-сов, контролирующих устойчивость интрогрес-сивных линий Тпйоит эевНуит x Тпйоит timopheevii к листовой ржавчине / Леонова И. Н. [и др.] // Генетика. 2008. Т.44. № 12. С.1652-1659.
2. Гончаров Н.П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. Новосибирск: АИ «Гео», 2012. 523 с.
3. Данилевская О.Н. Вклад Е.В. Ананьева в исследование центромеры и конструирование искусственной хромосомы растений // Генетика. 2010.Т. 46. № 9. С. 1214-1216.
4. Крупнов В.А. Генетическая сложность и контекст-специфичность признаков урожая пшеницы в засушливых условиях // Вавилов-ский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 3. С.524-534.
5. Леонова И.Н. Молекулярные маркеры: Использование в селекции зерновых культур для идентификации, интрогрессии и пирамиди-рования генов // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 2. С. 314-325.
6. Майстренко О.И. Идентификация и локализация генов, контролирующих опушение листа молодых растений мягкой пшеницы // Генетика. 1976. Т. 12. № 1. С. 5-15.
7. Першина Л.А. Хромосомная инженерия растений - направление биотехнологии // Ва-виловский журнал генетики и селекции. 2014. Т.18. № 1. С. 138-145.
8. Применение маркеров в селекции пшеницы в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукья-ненко / Беспалова Л.А. [и др.] // Вавиловский журнал генетики и селекции 2012. Т.16, № 1. С. 37-43.
9. Пшеничникова Т.А., Ермакова М.Ф., Попова Р.К. Технологические качества зерна и муки мягкой пшеницы в линиях с межсортовым замещением хромосом 1 и 6 гомеологичных групп // Сельскохозяйственная биология. 2006. №. 1. С. 57-62.
селекционных программах развитых стран постепенно ведущие позиции начинают занимать ДНК-технологии. Применение молекулярных маркеров позволяет ускорять процесс селекции, добиваться высокой точности отбора, экономии трудовых и материальных ресурсов, а также внедрять в селекционный процесс результаты фундаментальных исследований в области генетики и физиологии растений. Очевидно, что дальнейшее развитие ДНК технологий и снижение себестоимости МАС приведут к расширению масштабов их использования. Хочется надеяться, что высокий потенциал этих технологий будет реализован и в Российской Федерации.
ЕСКИЙ СПИСОК
10. Сулимова Г.Е. ДНК-маркеры в генетических исследованиях: типы маркеров, их свойства и области применения / /Успехи современной биологии. 2004. Т. 124. С. 260-271.
11. Хлесткина Е.К. Геном пшеницы - конструктор в руках исследователей. [Электронный ресурс] Публичная лекция. 2014. Режим доступа: http://www.bionet.nsc.ru/asp/?page_id=86
12. Хлесткина Е.К. Молекулярные маркеры в генетических исследованиях и в селекции //Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. № 4/2. С. 1044-1054.
13. Хлесткина Е.А. Молекулярные методы анализа структурно-функциональной организации генов и геномов высших растений // Вави-ловский журнал генетики и селекции. 2011. Т.15, № 4. С. 757-768.
14. Ananiev E.V., Wu C., Chamberlin M.A. Artificial chromosome formation in maize (Zea mays L.) // Chromosoma. 2009. Т. 118. С. 157-177.
15. Charmet G., Storlie E. Implementation of genome-wide selection in wheat // Вави-ловский журнал генетики и селекции. 2012. Т. 16. С. 61-68.
16. Chromosomal rearrangements in the rye genome relative to that of wheat / Devos K.M. [и др.] // Theoretical and Applied Genetics. 1993. Т. 85. С.673-680.
17. Flavell R.B. The molecular characterization and organization of plant chromosomal sequences // Annual Review of Plant Physiology. 1980. Т. 31. С. 569-596.
18. Giroux M.J., Morris C.F. A glycine to serine change in puroindoline b is associated with wheat grain hardnessand low levels of starch surface friabilin // Theoretical and Applied Genetics. 1997. Т. 95. С. 857-864
19. Glume coloration in wheat: allelism test, consensus mapping and its association with specific microsatellite allele / Khlestkina E.K. [и др.] //
Cereal Research Communication. 2009. V. 37. P. 37-43.
20. Goldman I.L., Rocheford T.R., Dudley J.W. Quantitative trait loci in fluencing protein and starch concentration in the Illinois long-term selection maize srtains //Theoretical and Applied Genetics. 1993. T. 87. C. 217-224.
21. High yield potential, shuttle breeding, genetic diversity and a new international wheat improvement strategy / Ortiz R. [u ,qp.] // Euphytica. 2007. T. 157. C.365-384.
22. Integrated genomics, physiology and breeding approaches for improving drought tolerance in crops / Mir R.R. [u flp.] // Theoretical and Applied Genetics. 2012. T.125. C. 625-645.
23. Khlestkina E.K. Current applications of wheat and wheat-alien precise genetic stocks // Molecular Breeding. 2014. DOI:10.1007/s11032-014-0049-8
24. Litt, M., Lutty J.A. A hypervariable microsatellite revealed by in vitro amplification of a dinucleotide repeat within the cardiac muscle actin gene // American Journal of Human Genetics. 1989. T. 44. C.397-401.
25. Microsatellite and SNP markers in wheat breeding: c6. Hayn. Tp. / Genomics- Assisted Crop Improvement; nog peg. R.K. Varshney, R.Tuberosa. 2007. V. 2. C. 1-24.
26. Molecular characterization of Rht-1 dwarfing genes in hexaploid wheat / Pearce S. [u flp.] // Plant Physiology. 2011. T. 157, № 4. C. 1820-1831.
27. Molecular mapping of genes determining hairy leaf character in common wheat with respect to other species of the Triticeae / Dobrovolskaya O.B. [u flp.] //Euphytica. 2007. T. 155. № 3. P. 285-293.
28. Molecular Mapping of Stripe Rust Resistance in Hard Red Winter Wheat TAM 111 Adapted to the U.S. High Plains / Basnet B.R. [u flp.] // Crop Science. T. 54. № 4. C. 1361-1373.
29. "Perfect" markers for the Rht-B1b and Rht-D1b dwarfing genes / Ellis M.H. [u flp.] // Theoretical and Applied Genetics. 2002. T. 105. C. 1038-1042.
30. Pestsova E.G., Borner A, Roder M.S. Development and QTL assessment of Triticum aes-tivum-Aegilops tauschii introgression lines // Theoretical and Applied Genetics. 2006. T. 112. C. 634-647.
31. Pestsova E.G., Borner A., Roder M. S. Development of a set of Triticum aestivum-
Aegilops tauschii introgression lines // Hereditas. 2001. T. 135. C.139-143.
32. Physical map of the wheat high-grain protein content gene Gpc-B1and development of a high-throughput molecular marker / Distelfeld A. [u flp.] // New Phytologist. 2006. T.169. C.753-763.
33. Pshenichnikova T.A., Lapochkina I.F., Shchukina L.V. The inheritance of morphological and biochemical traits introgressed into common wheat (Triticum aestivum L.) from Ae. speltoides Tausch // Genetic Resources and Crop Evolution. 2007. T. 54. P.287-293.
34. Quantitative trait loci for leaf chlorophyll and carotenoid contents in relation to biomass and yield in bread wheat and their chromosome deletion bin assignments / Czyczylo-Mysza I.[u flp.] // Molecular Breeding. 2013. T. 32. C. 189-210.
35. Schloterrer C. Evolutionary dynamics of microsatellite DNA // Chromosoma. 2000. T. 109. C. 365-371.
36. Sears E.R. Cytogenetic studies with polyploidy species of wheat. I. Chromosomal aberrations in the progeny of a haploid of Triticum vulgare // Genetics. 1939. T. 124. C. 509-523.
37. Tautz D. Hypervariability of simple sequences as a general source of polymorphic DNA markers // Nucleic Acid Research. 1989. T. 17. C. 6463-6471.
38. The antioxidant enzymes activity in leaves of inter - varietal substitution lines of wheat (Triticum aestivum L.) with different tolerance to soil water deficit / Osipova S.V. [u flp.] // Acta Physio-logiae Plantarum. 2013. T. 35, № 8. P. 2455-2465.
39. The development of precise genetic stocks in two wheat cultivars and their use in genetic analysis / Arbuzova V.S. [u flp.] // Euphytica. 1996. T. 89. C. 11-15.
40. The genetic diversity of UK, US and Australian cultivars of Triticum aestivum measured by DArT markers and considered by genome / White J.[u flp.] // Theoretical and Applied Genetics. 2008. T. 116. C.439-453.
41. Use of a global wheat core collection for association analysis of flour and dough quality traits / Bordes J.[u flp.] // Journal of Cereal Science. 2011. V. 54. C. 137-147.
42. William H. M., Trethowan R., Crosby-Galvan E. M. Wheat breeding assisted by markers: CIMMYT's experience // Euphytica. 2007. T.157. C.307-319.
REFERENCES
1. Leonova I. N. [et al.] Geneticheskii analiz i lokalizatsiya lokusov, kontroliruyushchikh ustoichi-vost' introgressivnykh linii Triticum aestivum x Triticum timopheevii k listovoi rzhavchine [Genetic Analysis and Localization of Loci Controlling Leaf
Rust Resistance of Triticum Aestivum * Triticum Timopheevii Introgression Lines]. Genetika - Russian Journal of Genetics, 2008, vol. 44, no. 12, pp. 1652-1659.
2. Goncharov N.P. Sravnitel'naya genetika pshenits i ikh sorodichei [Comparative Genetics of Wheat and Their Relatives]. Novosibirsk, Geo Publ., 2012, 523 p.
3. Danilevskaja O.N. Vklad E.V. Anan'eva v issledovanie centromery i konstruirovanie is-kusstvennoi khromosomy rastenii [Contribution of E.V. Anan'ev to Centromere Study and Construction of Plant Artificial Chromosome]. Genetika -Russian Journal of Genetics, 2010, vol. 46, no. 9, pp. 1214-1216.
4. Krupnov V.A. Geneticheskaja slozhnost' i kontekst-specifichnost' priznakov urozhaja psheni-cy v zasushlivyh uslovijah [Genetic Complexity and Context Specificity of Traits Improving Wheat Yield under Drought Conditions]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii - Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2013, vol. 17, no. 3, pp. 524-534.
5. Leonova I.N. Molekulyarnye markery: Ispol'zovanie v selektsii zernovykh kul'tur dlya identifikatsii, introgressii i piramidirovaniya genov [Molecular Markers: Implementation in Crop Plant Breeding for Identification, Introgression, and Gene Pyramiding]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii - Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2013, vol. 17, no. 2, pp. 314-325.
6. Maistrenko O.I. Identifikatsiya i lokalizatsi-ya genov, kontroliruyushchikh opushenie lista mo-lodykh rastenii myagkoi pshenitsy [Identification and Localization of Genes Controlling Leaf Pubescence of Young Wheat Plants]. Genetika - Russian Journal of Genetics, 1976, vol. 12, no. 1, pp. 5-15.
7. Pershina L.A. Hromosomnaja inzhenerija rastenij - napravlenie biotehnologii [Chromosomal Engineering of Plants: a Branch of Biotechnology]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii - Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2014, vol. 18, no. 1, pp. 138-145.
8. Bespalova L.A. [et al.] Primenenie mark-erov v selektsii pshenitsy v Krasnodarskom NIISKh im. P.P. Luk'yanenko [Use of Molecular Markers in Wheat Breeding at the Krasnodar Lukyanenko Research Institute of Agriculture]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii - Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2012, vol. 16, no. 1, pp. 37-43.
9. Pshenichnikova T.A., Ermakova M.F., Popova R.K. Tekhnologicheskie kachestva zerna i muki myagkoi pshenitsy v liniyakh s mezhsortovym zameshcheniem khromosom 1 i 6 gomeologich-nykh grupp [Technological Quality of Grain and Flour in Wheat Lines with Intervarietal Substitution of Chromosomes 1 and 6 Homeologous Groups]. Sel'skokhozyaistvennaya biologiya - Agricultural Biology, 2006, no. 1, pp. 57-62.
10. Sulimova G.E. DNK-markery v genetich-eskikh issledovaniyakh: tipy markerov, ikh svoistva i oblasti primeneniya [DNK-markers in Genetic Stud-
ies: Types of Markers, Their Characteristics and Application]. Uspekhi sovremennoi biologii - Biology Bulletin Reviews, 2004, vol. 124, pp. 260-271.
11. Khlestkina E.K. Genom pshenitsy - konstruktor v rukakh issledovatelei [Wheat Genome -the Constructor in the Hands of Researchers]. Публичная лекция - Public Lecture, 2014. Available at: http://www.bionet.nsc.ru/asp/?page_id=86.
12. Khlestkina E.K. Molekuljarnye markery v geneticheskih issledovanijah i v selekcii [Molecular Markers in Genetic Studies and Breeding]. Vavilovskii zhurnal genetiki i selektsii - Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2013, vol. 17, no. 4/2, pp. 1044-1054.
13. Khlestkina E.A. Molekulyarnye metody analiza strukturno-funktsional'noi organizatsii genov i genomov vysshikh rastenii [Molecular Methods of the Analysis of the Structural and Functional Organiztion of Genes and Genomes in Higher Plants]. Vavilovskii zhurnal genetiki i sel-ektsii - Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2011, vol. 15, no. 4, pp. 757-768.
14. Ananiev E.V., Wu C., Chamberlin M.A. Artificial chromosome formation in maize (Zea mays L.). Chromosoma, 2009, vol. 118, pp. 157-177.
15. Charmet G., Storlie E. Implementation of genome-wide selection in wheat. Russian Journal of Genetics: Applied Research, 2012, vol. 16, pp.61-68.
16. Devos K.M. [et al.] Chromosomal rearrangements in the rye genome relative to that of wheat. Theoretical and Applied Genetics, 1993, vol. 85, pp. 673-680.
17. Flavell R.B. The molecular characterization and organization of plant chromosomal sequences. Annual Review of Plant Physiology, 1980, vol. 31, pp. 569-596.
18. Giroux M.J., Morris C.F. A glycine to serine change in puroindoline b is associated with wheat grain hardnessand low levels of starch surface friabilin. Theoretical and Applied Genetics, 1997, vol. 95, pp. 857-864.
19. Khlestkina E.K. [et al.] Glume coloration in wheat: allelism test, consensus mapping and its association with specific microsatellite allele. Cereal Research Communication, 2009, vol. 37, pp. 37-43.
20. Goldman I.L., Rocheford T.R., Dudley J.W. Quantitative trait loci in fluencing protein and starch concentration in the Illinois long-term selection maize srtains. Theoretical and Applied Genetics, 1993, vol. 87, pp. 217-224.
21. Ortiz R. [et al.] High yield potential, shuttle breeding, genetic diversity and a new international wheat improvement strategy. Euphytica, 2007, vol. 157, pp. 365-384.
22. Mir R.R. [et al.] Integrated genomics, physiology and breeding approaches for improving
drought tolerance in crops. Theoretical and Applied Genetics, 2012, vol. 125, pp. 625-645.
23. Khlestkina E.K. Current applications of wheat and wheat-alien precise genetic stocks. Molecular Breeding, 2014, DOI:10.1007/s11032-014-0049-8.
24. Litt, M., Lutty J.A. A hypervariable microsatellite revealed by in vitro amplification of a dinucleotide repeat within the cardiac muscle actin gene. American Journal of Human Genetics, 1989, vol. 44, pp. 397-401.
25. Microsatellite and SNP markers in wheat breeding: In Genomics-Assisted Crop Improvement. Edyted by. Varshney R.K., Tuberosa R., 2007, vol. 2, pp. 1-24.
26. Pearce S. [et al.] Molecular characterization of Rht-1 dwarfing genes in hexaploid wheat. Plant Physiology, 2011, vol. 157, no. 4, pp. 18201831.
27. Dobrovolskaya O.B. [et al.] Molecular mapping of genes determining hairy leaf character in common wheat with respect to other species of the Triticeae. Euphytica, 2007, vol. 155, no. 3, pp. 285-293.
28. Basnet B.R. [et al.] Molecular Mapping of Stripe Rust Resistance in Hard Red Winter Wheat TAM 111 Adapted to the U.S. High Plains. Crop Science, vol. 54, no. 4, pp. 1361-1373.
29. Ellis M.H. [et al.] "Perfect" markers for the Rht-B1 b and Rht-D1 b dwarfing genes. Theoretical and Applied Genetics, 2002, vol. 105, pp. 1038-1042.
30. Pestsova E.G., Borner A, Roder M.S. Development and QTL assessment of Triticum aes-tivum-Aegilops tauschii introgression lines. Theoretical and Applied Genetics, 2006, vol. 112, pp. 634-647.
31. Pestsova E.G., Borner A., Roder M.S. Development of a set of Triticum aestivum-Aegilops tauschii introgression lines. Hereditas, 2001, vol. 135, pp. 139-143.
32. Distelfeld A. [et al.] Physical map of the wheat high-grain protein content gene Gpc-B1and development of a high-throughput molecular marker. New Phytologist, 2006, vol. 169, pp. 753-763.
33. Pshenichnikova T.A., Lapochkina I.F., Shchukina L.V. The inheritance of morphological and biochemical traits introgressed into common wheat (Triticum aestivum L.) from Ae. speltoides Tausch. Genetic Resources and Crop Evolution,
2007, vol. 54, pp. 287-293.
34. Czyczylo-Mysza I. [et al.] Quantitative trait loci for leaf chlorophyll and carotenoid contents in relation to biomass and yield in bread wheat and their chromosome deletion bin assignments. Molecular Breeding, 2013, vol. 32, pp. 189-210.
35. Schloterrer C. Evolutionary dynamics of microsatellite DNA. Chromosoma, 2000, vol. 109, pp. 365-371.
36. Sears E.R. Cytogenetic studies with polyploidy species of wheat. I. Chromosomal aberrations in the progeny of a haploid of Triticum vul-gare. Genetics, 1939, vol. 124, pp. 509- 523.
37. Tautz D. Hypervariability of simple sequences as a general source of polymorphic DNA markers. Nucleic Acid Research, 1989, vol. 17, pp. 6463-6471.
38. Osipova S.V. [et al.] The antioxidant enzymes activity in leaves of inter - varietal substitution lines of wheat (Triticum aestivum L.) with different tolerance to soil water deficit. Acta Physiologiae Plantarum, 2013, vol. 35, no. 8, pp. 2455-2465.
39. Arbuzova V.S. [et al.] The development of precise genetic stocks in two wheat cultivars and their use in genetic analysis. Euphytica, 1996, vol. 89, pp. 11-15.
40. White J. [et al.] The genetic diversity of UK, US and Australian cultivars of Triticum aes-tivum measured by DArT markers and considered by genome. Theoretical and Applied Genetics,
2008. vol. 116, pp. 439-453.
41. Bordes J. [et al.] Use of a global wheat core collection for association analysis of flour and dough quality traits. Journal of Cereal Science, 2011, vol. 54, pp. 137-147.
42. William H. M., Trethowan R., Crosby-Galvan E.M. Wheat breeding assisted by markers: CIMMYT's experience. Euphytica, 2007, vol. 157, pp. 307-319.
Статья поступила в редакцию 5 сентября 2014 г.
